泡沫镍担载NiCoP纳米片用作高效双功能水分解电催化剂（英文）

作者：孙旭平^*

来源：Chinese Journal of Catalysis, 2019, 40(10): 1405-1407.

• 氮掺杂碳
• NiCoP纳米片
• 三维纳米结构
• 水分解
• 电化学

随着能源危机和全球变暖,寻找新能源替代化石燃料成为热门话题.H2被认为是环保的能源载体,因为H2单位质量的能量密度高,当H2在发动机和燃料电池中被消耗时,它只产生水.传统的H2合成方法主要依靠化石燃料的蒸汽重整,此过程会导致大量CO2排放.目前,一种大规模生产H2的环保替代方法是电化学水分解.电化学水分解反应由阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)两个半反应组成,这两种反应都需要催化剂来提高效率和降低过电位.尽管Pt/C和IrO2/RuO2催化剂对HER和OER表现出了高性能,但它们的稀缺性和高成本阻碍了它们的广泛应用.所以,使用对HER和OER同时有效果的双功能电催化剂能够简化系统和降低成本.因此,设计和开发地球上丰富的双功能电催化剂具有重要的现实意义.过渡金属磷化物是金属与磷合金化后形成的一类重要化合物,其良好的导电性对提高电化学性能具有重要意义.最近,黑龙江大学付宏刚团队制备出了生长在氮掺杂碳包覆Ni泡沫上的NiCoP纳米片(NiCoP/NF@NC).线性扫描伏安(LSV)曲线显示,在1.0 MKOH电解液达到10 mA/cm2的电流密度值时, NiCoP/NF@NC电极的析氢过电位为31.8 mV,析氧过电位为308.2 mV,其过电位远低于NiP/NF@NC (126.6 mV)和CoP/NF@NC (112.1 mV),说明由于双金属的协同效应, NiCo P/NF@NC的性能优于CoP/NF@NC和NiP/NF@NC.此外,在OER过程, NiCoP/NF@NC电极的析氧过电位也低于NiP/NF@NC (349.1 mV)和CoP/NF@NC (383.3 mV)电极.值得注意的是, NiCoP/NF@NC电极具有良好的稳定性,经过10000个循环后,性能没有明显的衰减.在电化学水分解反应中,该催化剂电极具有以下优点:(1)可作为HER和OER双功能电催化剂;(2)泡沫镍加速离子扩散,提高电催化性能;(3)氮掺杂碳纳米结构的引入提高了电导率,促进了电子的传递.综上所述,泡沫镍担载的三维纳米结构NiCoP纳米片被证明是一种高效、耐用的电化学水分解催化剂.整个制造过程成本效益高,易于规模化,这些显著的特点使其有望作为一种先进的催化剂电极在水分解技术中得到实际应用.

• 单位
  电子科技大学